关于为变速箱系统而生的传感器的分析

中国汽车市场，2015年乘用车累计销售2114.63万辆，同比增长7.30%。中国的汽车市场在产销量增长的同时, 各种车载系统也在发生着变化, 比如, 汽油直喷系统市场占有率持续上升,自动变速箱市场占有率也在持续上升。本文着重谈一下变速箱系统及传感器。

相比欧洲市场手动变速箱MT占近60%的市场份额，美国市场自动变速箱AT占近80％的市场份额，日本市场无极变速箱CVT占近50％的份额，中国的变速箱市场情况要更加复杂。中国目前还是以手动变速箱为主，但自动变速箱的市场占有率在以10％以上的年复合增长率（2013到2022年）上升，并有望在2018年超过手动变速箱。在自动变速箱中，CVT（无极变速箱）, AT（自动变速箱）, AMT（电控机械自动变速箱）, DCT（双离合自动变速箱）系统同时存在，AMT占有率最低，2015年为低于3％，CVT为近12％，AT为72％，DCT超过14％。在以后的几年中，CVT会以16％的年复合增长率上升，DCT会以近24％的年复合增长率上升。

市场出现这种变化趋势的原因是消费者对车辆驾驶舒适性的要求越来越高，国家对油耗法规及二氧化碳排放的要求越来越严格，主机厂需要选择有助于节能减排的变速箱系统，并同时满足消费者对舒适性的要求。

各种变速箱系统为了根据车辆工况准确换档，需要各种传感器来检测发动机以及变速箱的转速，齿轮位置等信号，典型的变速箱系统需要的传感器类型及数量如下表所示。

Sensors	Manual Transmission (MT)	Automated Manual Transmission (AMT)	Continuously Variable Transmission (CVT)	Electronically Controlled Autom.Transm. (ECAT)	Double Clutch Transmission (DCT)
Temperature	0	1	1	1	1
Input Speed	0	1	1	2	1
Intermediate Speed	0	0	1	1	2
Output Speed	1	1	2	1	1
Gear Selection	0	1	1	1	1
Clutch Position	0	1	0	0	2
Gear Engagement	0	2	0	0	4
Key Markets/ Trends	World-wide (excl. USA)	Niche market	Japan	USA	Europe, China

Note:

Magnetic Speed Sensors

Others
selection/position sensors: switch or linear Hall sensors

表1 典型变速箱系统传感器需求

从表格中可以看出，DCT由于有两个离合器，需要的传感器数量最多。位置信号的检测相对容易，可以采用多个霍尔开关，或线性霍尔传感器，或3D传感器。对于Hall开关，一般要求消耗的电流低，但输入电压范围宽，并且集成过流和过温保护功能，封装尺寸小。英飞凌的TLE496x系列传感器非常适合用于变速箱系统的各种位置检测，一个位置信号需要一颗Hall开关。线性传感器TLE499x也可以用于档位的位置检测，一般需要两颗。最新推出的TLE493D只需要一颗就可以完成档位的检测。如果考虑系统安全，进行冗余设计，需要的传感器的数量要翻倍。

转速信号的检测，各方面的性能要求更高，英飞凌推出了一系列的传感器用于变速箱系统转速检测。可供选择的产品如下表格所示。

表2 英飞凌变速箱系统速度传感器

变速箱系统速度传感器的性能要求主要体现在，需要在目标轮齿距较大，工作过程中存在径向及轴向振动的恶劣工况下，准确检测转速信号，对各种干扰信号有效的进行抑制。典型的变速箱系统转速信号检测及传感器安装方式请见图1。包括磁性轮加传感器，齿轮加传感器外加南北极磁性偏置，及齿轮加传感器集成磁性偏置的情况。

图1 变速箱系统转速信号检测及传感器安装

为了适应各种变速箱系统的不同需要，英飞凌磁性传感器提供灵活的磁滞算法，包括 HF(Hidden Fixed)，VF（Visible Fixed）, HA(Hidden Adaptive)，VA（Visible Adaptive）。Hidden磁滞算法，信号在过零点处切换，可以避免受到随空气间隙变化而变化的信号幅度大小影响。Visible磁滞算法，信号在磁滞比较器水平上切换，在磁滞带内的信号会被当做噪声抑制。

英飞凌推出的TLE495X系列传感器集成了振动抑制算法，可以支持以上各种应用，并且可以满足无方向及有方向信号情况的需求，支持Visible磁滞算法，有三个霍尔探头，左右探头用于检测速度，中间探头用于检测方向以及振动抑制算法。TLE4951C没有输出方向信号，中间探头主要用于振动抑制。并且有非常高的灵敏度，可以用于大气隙的方案。只需两根信号线，通过电流信号进行信号传输。

iGMR原理的传感器由于在气隙及抖动方面的出色性能，成为未来变速箱转速传感器的发展方向。英飞凌即将推出的TLE5028C，就是基于iGMR原理的各方面性能都非常出色的转速传感器。

英飞凌的变速箱系统传感器处于市场领先地位，并将持续创新，推出性能更加出色，更加满足市场需求的产品。